桂林市自来水有限公司
摘要：当地下水位埋藏浅、基础埋深大于地下水位深度时，基槽开挖与基础施工必须进行降水，以桂林市第二水源工程—西城水厂工程子项基坑开挖为例，简要介绍在基坑开挖过程中，止水帷幕、轻型井点降水的施工技术和质量控制难点。
关键词：止水帷幕、轻型井点降水、基坑降水
1 工程概况
拟建桂林市第二水源工程—西城水厂工程子项位于桂林市临桂区临桂镇西二环南侧，桂区庙岭大道以北、西城大道北延线以西用地，工程投资约6亿元，采用常规处理（混合、絮凝、沉淀）+深度处理工艺（浸没式超滤膜处理），建成后远期供水规模40万m3/d，分期建设，一期（本期）工程建设规模为20万m3/d，拟建水厂的取水水源位于青狮潭水库。
西城水厂（一期）预计于2021年完成建设，西城水厂投产后，将有助于进一步提高城市供水能力，满足桂林市人民日益增长的供水需求，解决桂林市单一水源供水现状，切实保障城市供水安全，促进城市社会经济持续发展。
2 基坑降水方案选用说明
拟建场地在勘察期间及钻孔深度范围内，地下水主要有两层：一为赋存和运移于场地素填土层中的上层滞水，二是赋存和运移于场地炭质灰岩裂隙和溶洞中的基岩（岩溶）裂隙水。上层滞水以大气降水下渗和附近鱼塘的侧向补给为主，有一定水量，测得稳定水位埋深0.40～1.60m，相应高程位于165.15～165.26m之间，年水位变幅约1.0m。基岩（岩溶）裂隙水主要赋存和运移炭质灰岩裂隙和岩溶裂隙中，补给来源主要为相邻场地同一含水层的侧向补给和大气降水下渗补给，地下水总体上自西北向东南通过基岩（岩溶）裂隙径流排泄。其初见水位主要揭露于土岩交界面，水位埋深浅，水量大，具有承压性，承压水头约为1.0～3.0m，勘察期间测得稳定水位埋深2.00～3.60m，稳定水位标高160.29～164.69m。年水位变幅约1.0～3.0m。
两层地下水间相互具有一定的水力联系，其中上层滞水有一定的水量；基岩（岩溶）裂隙水埋藏浅，水量大，且具有承压性，地下水的水位埋深受季节影响较大，雨季时其水位升高，对基坑开挖及基础施工造成一定的影响。
从上述分析可知，地下水对基坑开挖影响大，须采取基坑止水、降水措施。目前工程上常用的基坑止水、降水的方法有以下几种，分析如下：
（1）直接抽水法：在底面直接进行抽水以降低地下水位，本场地属于岩溶区，地下水水量及容水通道与基岩裂隙、溶蚀裂隙发育程度关系密切，采用该方法降水难以达到设计、施工要求。
（2）高喷灌浆法：在场地四周采用高压喷射灌浆对透水层进行防渗处理，在经过灌浆处理后的基坑内直接采用常规抽水方法进行降水。由于场地内分布的地下水为基岩（岩溶）裂隙水，处理深度与基岩裂隙、岩溶发育深度有关，裂隙发育深度具不确定性，处理深度难以确定，且此法施工费用大，质量难以保证。
（3）地下连续墙止水法：在基坑周边采用地下连续墙与基坑围护结构相结合，墙底一般进入隔水层一定深度，使基坑外侧形成一道隔水边界，基坑内含水层无补给源，经止水处理后的基坑内直接采用常规抽水方法进行降水，可较易地将水位降低。由于场地内分布的地下水主要为基岩裂隙水、岩溶水，处理深度与裂隙发育深度有关，且裂隙发育深度无规律，导致处理深度难以确定，封闭式隔水帷幕较难实施，且此法施工费用较大。
（4）井点降水法：在场地四周做好抽水井，抽水井井壁做好过滤措施，在抽水井内抽水以降低地下水位。本场地由于地下水水量及容水通道与基岩裂隙、溶蚀裂隙发育程度关系密切，裂隙发育程度具不确定性，降水井的影响范围受到有一定限制，可能需要相当数量的抽水井才能将基坑中部的地下水降低以达到施工要求。地下水埋深浅，且降深相对较大，从而由降水导致邻近场地下沉、塌陷等地质灾害可能性较大。
根据本场地地下水赋存形式及附近场地地下水环境条件，勘察期间场地地下水位高，水量较大，二级泵房、吸水井、排泥水池、分离液储存池及机修仓库下叠回用水池，开挖深度约为现地面以下5.0～8.50m，基坑开挖深度较大，地下水降深较大。可采用坑内抽水明排，同时宜给合坑外高压喷灌浆法止水帷幕与轻型井点降水法相结合的形式对基坑进行降排水；浓缩池、平衡池、脱水机房、絮凝沉淀池下叠清水池、砂滤池下叠清水池则采用轻型井点降水及明排水降水措施，通过降水措施把地下水位降低至各基坑底以下0.5m。
2.1 高压旋喷桩截水帷幕的说明及施工要求
2.1.1 本项目采用单排高压旋喷桩截水帷幕，直径500mm，间距350mm，要求高压旋喷桩施工入较完整炭质灰岩不少于0.5m，施工前采用引孔措施，在基坑形成四周密团的帷幕体系，基坑局部水量较大时可根据实际情况采用双排旋喷桩或加密桩间距，排间距同桩间距。
2.1.2 高压旋喷桩施工采用P.0 42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.9~1.1，注浆压力应大于26MPa，提升速度为0.1~0.2m/min，旋转速度20转/min左右，桩端处应停撼并旋喷不少于30秒；具体需结合相应的施工设备，通过工艺性试桩确定其适用性、搅拌提升及下沉速率、外加剂品种及掺入量。
2.1.3 高压喷射注浆的施工作业顺序应采用隔孔分序方式，相邻孔喷射注浆的时间不宜小于24h。
2.1.4 喷射注浆时，应由下而上均匀喷射，停止喷射的位置宜高于帷幕设计顶面1m。
2.1.5 当因浆液渗漏而出现孔口不返浆的情况时，应将注浆管停置在不返浆处持续喷射注浆，并宜同时用从孔口填入中粗砂、注浆液渗入速凝剂等措施，直至出现孔口返浆。
2.1.6 喷射注浆后，当浆液析水、液面下降时，应进行补浆。
2.1.7 当喷射注浆因故中途停喷后，继续注浆时应与停喷前的注浆体搭接，其搭接长度不应小于500mm。
2.1.8 高压旋喷帷幕的施工尚应符合现行行业标准《建筑地基处理技术规范》 JGJ79的有关规定。
2.1.9 高压旋喷桩施工质量保证措施
（1）为了保证旋喷椎在破碎家质灰岩的截水效果，引孔直径不小于110mm，引孔时应注意鉴别破碎岩层及较完整岩层分界面，可根据岩芯完整程度、钻进情况及岩芯采取率合判定。
（2）旋喷桩使用的水泥晶种、标号、水泥浆的水灰比符合设计要求，检验方法：检查出厂证明、合格证、试验报告；用水pH值不得小于4.5且应符合《混凝土用水标准（C63-2006）》。
（3）严格控制好进入破碎岩层段旋喷的速度及压力；在旋喷过程中出现压力骤然下降，上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施。
（4）施工中应严格按照施工参数和材料用量施工，并做好各项施工记录。
2.2 轻型井点降水说明及施工要求
2.2.1 本项目采用轻型井点降水，根据各基坑涌水量及规范要求，井点间距为2.0m，井点管采用直径48mm厚3.0mm的无缝钢管，滤管直径与井点管相同，管壁上渗水孔按梅花状布置，渗水孔直径为12mm～18mm，渗水孔的孔隙率应大于15%，渗水长度应大于1.0m；管壁外应根据土层的粒径设置滤网；集水总管采用直径108mm厚4.0mm的无缝钢管，每节长度宜为4m，其上应安装与井点管相连的接头，井点管的上端用弯联管与总管相连，弯联管可用透明塑料管、胶皮管或钢管。井点泵应用密封胶管或金属管连接各井，每个泵可带动30～50个井点。
（1）井点的可采用工程钻机或潜孔钻车成孔，孔径不少于150mm，成孔深度大于降水井设计深度1.0m。
（2）管壁外应根据地层土粒径设置滤水网；滤水网宜设置两层，内层滤网宜采用60-80目尼龙网或金属网，外层滤网宜采用3-10目尼龙网或金属网，管壁与滤网间应采用金属丝绕成螺旋隔开，滤网外应再绕一层粗金属丝。
（3）钻至设计深度后，应注水冲洗钻孔、稀释孔内泥浆；孔壁与井管之间的滤料宜采用粒径为0.4mm～0.6mm的纯净中粗砂，滤料填充应密实均匀，滤料上方应用黏土封堵，封堵至地面的厚度应大于1.0m。
（4）成井后应及时洗孔，并应抽水检验井的滤水效果；抽水系统不应漏水、漏气。
（5）抽水时的真空度应保持在55kPa以上，且抽水不应间断。
2.2.2 井点降水的实施
（1）施工流程
放线定位→钻机引孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填粘土密封→铺设总管→将井点管与总管连通→安装抽水设备与总管连通→安装井点降水泵设备和排水管→开动井点降水泵设备抽水→测量观测井中地下水位变化。
（2）井点布置
基坑采用环状井点布置（图1）。挖土运输设备出入道井点管可不封闭，开口间距宜在4m 左右，开口位置宜留在地下水相对较少的一侧。井点管距坑壁间距宜为0.7～1.2m。集水总管标高宜尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25％～0.5％的上仰坡度。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所在位置决定，但必须将滤水管埋入含水层内，并且比挖基坑底深0.9～1.2m。
.png)
（a）平面布置 （b）高程布置
1－总管；2－井点管；3－抽水设备
图1 环形井点布置示意
.png)
图2井点井管大样图
.png)
图3轻型井点构造示意图
（3）根据勘察报告，拟建场地为岩溶发育地带，井点的可采用工程钻机或潜孔钻车成孔，孔径不少于150mm，取出岩心成孔，钻至设计深度后。
（4）井点管布设与制作
根据设计要求，总管井与点管采用分别采用直径为108mm、48mm无缝钢管，现场试验可知采用无缝钢管焊接工艺要较高，且容易漏气，成本较高，故井点管与总管采用PVC管，降低成本；根据现场试验结果，井点管采用直径为40mmPVC管子，总管直径为50mmPVC管，每根井点管设置50球阀门，每根井点管与阀门之间安装软管；拟建场地的地下水主要是赋存和运移于场地炭质灰岩裂隙和溶洞中的岩溶裂隙水，当井点管引孔刚好坐落在完整岩上时，说明该井点管是无效的，故设置球阀门用于检查井点管是否漏气，检查井点管是否可以抽出地下水，当井点管无地下水抽出时，可及时关闭阀门，保证整个降水系统的真空度；井点管与阀门之间安装软管用于检查水量，检查井点管的气密性，便于维修。在井点施工的过程中，各个井点虑管的高程必须要保持一致，而且根据工程施工的实际情况，来对每个井点开挖面的距离进行有效的控制，井点管制作时需注意的是，沉沙管设计长度为1.5米，根据现场试验与地下水位情况，沉沙管长度调整为0.8米，调整沉沙管的长度是因为地下水位并没有达到设计值，根据设计要求虑管段的长度为2米，但现场试验虑管太长容易漏气，且抽水效果不理想，故虑管段的长度调整为80cm，现场试验抽水效果较好，井点管制作好后，将井点管徐徐插入井孔中央，孔壁与井管之间的滤料宜采用中粗砂，沿井点管四周均匀投放中粗砂，滤料填充应均匀，滤料上方应用黏土封堵，用粘土填实以防漏，封堵至地面的厚度应预留1.0m的黏土。
在轻型井点降水施工的过程中，时常会出现虑管淤积的现象，这就对会导致虑管出现渗水不畅的情况，无法对土方工程中存在的地下水进行有效的处理。在通常情况下，施工人员一般都会将虑管的位置设置在渗水量比较大的土层结构当中，并且根据工程施工的实际情况和相关要求来对其进行井点孔的打设，其中井点孔的直径通常都不会小于30cm。在对砂率料进行选取的过程中，技术人员也要对其进行相应的处理，将滤料中存在的杂质去除。当井点孔的深度达到工程施工的相关要求时，施工人员也应该在孔内放入泥水来对其进行稀释，然后再填入相关的砂率料来对其进行处理。而我们在对砂率料进行回填的时候，施工人员也应该根据施工的相关要求，将砂率料进行均匀的填制，这样才能有效的保证轻型井点降水虑管在工程施工的过程中，其工作性能得到有效的保障。不过轻型井点降水虑管在实际工作中，有时也会出现渗水量不足的情况，这就对土方工程施工有着一定的影响，因此在发现此类问题的时候，我们就要对其进行及时的处理。
.png)
图4井点管与总管连接示意图
（5）轻型井点降水的运行
井点管埋设完毕应接通总管，铺前先挖沟槽，并将槽底整平，将配好的管子逐根放入沟内。真空泵抽水机组开动前，必须对冷却水箱内灌满清水；冷却水泵、水箱及管路经保养且完好，方可正常使用；真空泵运转期间，要经常检查缸套温度状况，以确保设备运转正常，井点管系统运行，应保证连续抽水，并准备双电源，正常出水规律为“先大后小，先浑后清”，在后期的运行过程中，当处于枯水期季节是，由于地下水量较小，为了保证持续、不间断抽水，部分的阀门处于半开状态，阀门半开状态利于设备保护，不需要每天关停设备，给设备造成损耗，根据现场情况，并不是每个井点管都有出水量，当有部分井点管未出水时可关闭阀门，待地下水过滤满井点管后再打开球阀门。拟建场地抽水泵选用WL-100的节能真空泵参数为抽气速度100（L/S）、极限真空10（Torr）、电机功率7.5KW、电机型号Y160M-6、外形尺寸1.3×0.6×1.47。根据现场试验每台抽水泵可管理40个井点管，抽水设备压力表读数在0.15-0.20MPa，表明各连接系统无问题，即可投入正常使用，一组井点管部件连接完毕后，与抽水设备连通，接通电源，即可进行试抽水，且抽水应持续、不间断。
（6）维修与保养
井点管淤塞，可通过听管内水流声，手扶管壁感到振动，手扶管子较热等简便方法进行检查，如井点管淤塞太多，严重影响降水效果时，应采用直径32㎜的钻杆+螺旋铰刀（螺旋铰刀段长500㎜）逐个清除堵塞的淤泥。
3 井点降水的效果
二级泵房、吸水井、排泥水池、机修仓库下叠回用水池、絮凝沉淀池下叠清水池、砂滤池下叠清水池采用井点降水，可以很直观观察到每台抽水设备的出水量，且每台抽水设备出水量较大，特别是二级泵房、吸水井、排泥水池、机修仓库下叠回用水池，当有一组降水设备维修时，地下水很快从基底冒出来，且冒水量较大，基坑有明显的积水；当降水设备正常工作时，无地下水从基底渗出，基坑无明显的积水；特别是在降雨期间，基坑内积水较少，积水为雨水，抽水设备抽出来的水较为浑浊，当降雨停止后，抽水设备抽出来的水较为清澈，说明井点降水起到降水作用；目前根据现场情况使用井点降水进行降水，降水效果达到预期的效果。
根据基坑监测结果，不降雨情况下机修仓库下叠回用水池水止水帷幕外地下水位平均值159.36m，止水帷幕内地下水位平均值158.58m，在降雨情况下，止水帷幕外地下水位平均值160.39m，止水帷幕内地下水位平均值158.86m，机修仓库下叠回用水池基底标高为159.1；不降雨情况下排泥水池止水帷幕外地下水位平均值161.9m，止水帷幕内地下水位平均值161.01m；在降雨情况下，止水帷幕外地下水位平均值162.97m，止水帷幕内地下水位平均值161.22m，排泥水池基底标高为160.95m；勘察期间测得的岩溶稳定水位在160.29m-164.69m。目前测出止水帷幕内的地下水位低于勘察时水位。场地内的岩溶裂隙水水位埋深浅，水量大。所以地下水位很难大幅度降低。根据的基坑监测，在监测地下水位时，监测到断电前后的水位变化，断电后井点降水停止降水，地下水位很快上涨，当恢复降水系统时，地下水位恢复正常。目前井点降水持续降水，各个基坑的水位监测孔地上水位比较稳定，基坑降水达到预期的效果。
4 总结
当地下水位埋藏浅、基础埋深大于地下水位深度，且地下水主要是赋存和运移于场地炭质灰岩裂隙和溶洞中的岩溶裂隙水，地下水丰富水，地下水位较高，可采用坑内抽水明排，同时宜给合坑外高压喷灌浆法止水帷幕与轻型井点降水法相结合的形式对基坑进行降排水，根据目前的实验结果轻型井点降水达到预期的效果，通过利用轻型井点降水法进行降水和排水，降水效果好，施工简单方便。
附：排泥水池水位曲线图
.png)
.png)
参考文献：
1、国家建筑标准设计图集（11SG814）建筑基坑支护结构构造；
2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
3、《建筑基坑支护技术规范》（DBJ/T45-2018）。
个人简介：张德勇（1982.07--），男（汉族），广东揭阳人，工程师，本科，从事给排水施工管理16年。
现工作单位：桂林市自来水有限公司
单位邮编：541001